永磁偏置磁悬浮轴承的结构设计及其控制器研究

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4、动化学院２０１５年６论文答辩日期：—月摘要摘要磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空间，使转子与定子么间没有化械一种新型高性能轴承接触的，现代工业界常利用其来实现髙速电机转子的悬浑支撑。磁悬浮轴承Ｗ其无污染、无涧滑、无摩擦、无磨损、高速度、髙精度、低功耗等优点，从根本上改变了传统的轴承支撑形式，及克服了需要独立液压、气压系统的液浮、气浮轴承的结构复杂、体巧庞大、效率低下等缺点，特别遥合高速一、真空和超洁净等特殊的应用场合。它是种典型的商技术含量、高附加值机电一体化产品，其性能的优劣是由它的控制系统决定。随着计算机技术、自动控

5、制技术、微电子技术的发展，其应用也越发广泛。首先，论文介绍了磁悬浮轴承的基本原理及分类，论述了国内外研究现状，提出了特性优良的永磁偏置磯悬浮轴承（混合轴承）。然后对永磁偏置磁悬浮轴承进行分析研究，，论述其工作原理及数学模型。通过磁路分巧Ｗ轴承承载力为基础对两自由度径向永磁偏置磁悬浮轴承的机械结构进行了参数设计，化及对保护轴承和本体损耗的汁算进行了简单叙述。其次，将基于变分原理的有限元方法用于磁悬浑轴承的电磁场数值分析，利用ＡｎｓｏｆｔＭａｗｅｌｌ有限元软件对所设计的磁悬浮轴承的本体结构建立了实体模型，使用Ｈ维非线性有限元方法计算磯悬浮轴承电

6、磁场的空间分布，对磁悬浮轴承平、，衡状态和偏移状态的电磁场进行了有限元仿真，求解了磁通密度磁场强度等验证了磁悬浮轴承结构设计的正确性。一最后一，对永磁偏置磁悬浮轴承系统中的另个重要部分控制系统进行阐述一控，包括位移传感器、功率放大器和控制器，并对控制系统中的核也部分制器进巧了ＰＩＤ设置及ＭＡＴＬＡＢ仿真，验证ＰＩＤ控制器能使受到外力扰动的转子重新恢复到平衡位置。关键词：ＭｘｗｅｌｌＰＩＤ控制径向永磁偏置磁悬浮轴承；两自由度；结构设计；ａ；Ｉ广东工业大学硕去学位记文Ａｂｓ化ａｃｔＭａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｉｓａｎ

7、ｅｗｔｙｐｅｏｆｈｉｇｈｅｒｆｏｒｍａ打ｃｅｂｅａｒｉｎｔｈａｔｃａ打ｍａｋｅｉｔｓｐｇｒｏｔｏｒｓｕｓｐｅｎｄｅｄｉｎｓｐａｃｅｂｙｔｈｅｍａｇ打ｅｔｉｃ仿ｒｃｅ化ｅｒｅｉｓｎｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔｂｅｔｗｅｅｎ，，’－ｉｔｓｒｏｔ：ｏｒａｎｄｓｔａｔｏｒＩｓｏｆｔｅｎｕｓｅｄｏｍｅｍｅｎｔｉｓｅｅｄｍｏ１：ｏｒｒｏｔ：ｏｒｓｓｕｓｅｎｓｏｎｎ．ｔｔｉｐｌｈｇｈｐｐｉｉｔｈｅｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅｍ